СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОРМЫ ПОДЗЕМНОЙ ЕМКОСТИ Советский патент 1974 года по МПК G01V5/12 

1

Изобретение относите - к области создания и экснлуатации нодземных емкостей для хранения нефтепродуктов и природного газа в отложениях каменной соли и может иснользоваться для определения формы камеры при сооруже 1ин подземных емкостей выщелачиванием солей через буровые скважины в процессе их эксплуатации, а также при определении формы друтих нодземных емкостей.

Известно, что при соорулсении емкостей растворитель (воду) подают в камеру Bbiaieлачивания через насадки, расположенные на внешней водоподаюш,ей колонне. Струп воды достигают новерхпости камеры и стекают но ней, постепенно насыщаясь солью. В ниж;ней части емкости рассол собирают и по внутренней рассолоподъемной колонне подают на поверхность. Все пространство емкости, за исключением нижней части, заполнено сжатым воздухом. Чтобы получить емкость проектной формы, необходимо контролировать рост размера и развитие формы камеры в нроцессе выщелачивания. Своевременно зафиксированное отклонение формы от проектной дает возможность регулировать технологический процесс. Исследование формы камеры проводят дистанционно. Форму камеры определяют путем замера расстояния от оси скважины до стенки камеры на различных уровнях по высоте и в различных -направлениях но азимуту (в горизонтальной нлоскости) с помощью телевизионной съемки.

Р1звестный снособ ненрименим при работе через стенки спун;ениых колонн труб. Этот недостаток частично устраняется звуколокационным способом, заключающимся в излучении и регистрации отраженных от стенки ультразвуковых волн. Однако и этот способ можно использовать только в части камеры, заполненной жидкостью.

Известен также гамма-гамма-метод для определения плотности горных пород в скважинах, показания которого зависят от диаметра скважины, поэтому он может быть применен для определенИ) последнего. Ирп гамма-гамма-методе горная порода облучается пучком гамма-квантов, 1направленным под некоторым постоянным углом к оси скважины, и регистрируется часть излучения, рассеянного окружающей средой. По интенсивности зарегистрнрованного излучения определяют плотность горных пород. Таким методом можно определять и диаметр скважины, если скважннный прибор центрирован и известны значения плотности горных пород и среды, заполняющей скважину. Однако в применении к онределенню диаметра нодземной емкости результаты зависят от плотности горных нород, слагающих камеру, нлотности газа, заполняющего емкость, толщины стенок колонны труб, а также от мощности источника и эффективности детектора гамма-излучения.

С целью новышения точности определения нараметров емкости предлагается измерять рассеянное от стенок камеры излучение нри повороте пучка гамма-квантов в вертикальной плоскости и радиус камеры определять не по абсолютной интенсивности излучения, а но значению угла между осью скважины и направлением пучка в момент достижения максимальной интенсивности регистрируемого излучения.

На фиг. 1 показана камера в вертикальном сечении для подземного хранения нефтепродуктов и общая схема предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема прибора для осуществления способа.

Скважинный прибор 1 на каротажном кабеле 2 опускают в рассолоподъемную колонну 3, спущенную в свою очередь в водоподающую колонну 4. Нижняя часть камеры и внутренность колонн заполнены рассолом 5, а верхняя часть - газом 6. Направленный пучок гамма-излучения 7 выходит из окважииного прибора под заданным углом, проходит, частично ослабляясь, через газ и падает на стенку камеры 8. Часть излучения 9, рассеянная породой 10, слагающей стенки камеры, падает обратно на нрибор и регистрируется.

Для осуществления метода может быть использован, например, скважинный прибор (см. па фиг. 2). Внутри свинцового экрана-коллиматора 11 с каналом 12 размещен источник жесткого гамма-излучения 13. Детектор 14 гамма-излучения расположен внутри свинцового коллиматора 15 с отверстием 16, ось которого лежит в одной вертикальной плоскости с осью канала 12. Коллиматоры 11 и 15 жестко связаны между собой стержнем 17 и с помощью мотора 18 и ориентирующей системы 19 могут быть повернуты для того, чтобы установить в любом нужном направлеНИИ плоскость, проходящую через оси отверстий 12 и 16.

В качестве ориентирующей системы 19 можно использовать обычные устройства с гироскопическим компасом (например, систему, подобную известным гироскопическим инклинометрам). Кроме того, коллиматор 11 может поворачиваться вокруг горизонтальной оси с помощью системы, не показанной на фиг. 1 и 2. Она содержит устройство для определения угла новорота, например, подобное обычны.м измерителям угла в инклинометрах. Зто позволяет непрерывно регистрировать интенсивность излучения при повороте коллиматора 11 вокруг оси (в вертикальной плоскости).

Рассеянное от стенки 8 (см. фиг. 1) излучение имеет гораздо меньшую энергию, чем первичное излучение, поэтому основное ослабление пучка происходит на пути от степки камеры до детектора. Ослабление же на пути от источника излучения до стенки несравненно меньще. В связи с этим минимальное ослабление излучения и максимум регистрируемой детектором интенсивности излучения достигается в случае, когда путь от стенки до детектора минимален, т. е. когда пучок первичного излучения .попадает на стенку на высоте расположения детектора. В этот момент измеряемая интенсивность имеет максимальное значение. Достижению максимального значения именно в этот момент способствует также то, что ось окна коллиматора 15 перпендикулярна оси прибора. Другое назначение этого коллиматора - исключение влияния излучения, рассеянного в газовой среде, заполняющей емкость.

Если в момент достижения максимума в регистрируемой интенсивности направление пучка с горизонтальной плоскостью составляет угол 9, то расстояние от С1енки ;;амеры на уровне детектора определяется формулой

R icigQ

где / - расстояние между детектором и источником (выбирается того же порядка, что и радиус камеры).

Г1оложение максимума интенсивности при предлагаемом способе не зависит ни от плотности газа, ни от мощности источника, тогда как интенсивность излучения, регистрируемая известным способом, зависит от этих факторов и требует их учета.

После замера расстояния до стенки камеры, при данном положении прибора, с помощью мотора 18 и ориентирующей системы 19 коллиматоры 11 и 15 поворачиваются так, чтобы плоскость отверстий 12 и 16 установилась в новом направлении по новому азимуту.

После новторения замеров в достаточном числе ази.мутов прибор перемещается на другую высоту и замеры повторяются в достаточном числе азимутов. Совокупность таких за.меров на разных уровнях и в разных азимутах и дает требуемую информацию о форме камеры.

Электронная схема 20 усиливает сигналы детектора 14 и по каротажному кабелю передает их на поверхность. Все элементы скважинного нрибора размещены в гер.метическом корпусе 21.

В качестве источника жесткого гам.ма-излучения может быть взят изотопный источник (например, .кобальт-60, серебро ПО м), либо генератор гамма квантов на базе ускорителей заряженных частиц (например, протонный ускоритель с литиевой мищенью). В качестве детектора гам.ма-квантов можно использовать известные разрядные или сцинтилля.ционные счетчики.

Предмет изобретения

Способ определения формы подземной емкости, заполненной гомогенной средой, например газом, через стенку опущенной колонны труб, путем облучения кости коллимироваиным пучком гамма-квантов и регистрации отраженного стеЕкой излучения, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности определения параметров емкости, производят вращение коллимированного источника в вертикальной плоскости с регистрацией угла между осью скважины и направлением пучка в момент достижения максимальной интенсивности излучения, регистрируемого детектором, а о расстоянии от детектора до стенки камеры судят по значению этого угла и известному расстоянию от детектора до источника гамма-квантов.

TfflTEZ-iL-ri- -J- h-LRr ч-